鉀離子電池在初始循環時缺鉀和鉀的不可逆損失不可避免地會降低其能量密度和循環壽命。電池組裝前的正極預鉀化是解決這些問題的有效方法，但面臨安全風險和成本高等問題。

為此，澳大利亞悉尼科技大學汪國秀教授、孫兵聯合北京大學郭少軍教授及湖南大學解修強副教授等人報道了一種經濟且簡便的鉀補償策略，通過在正極使用自犧牲試劑（即K₂C₄O₄）來補充鉀的不可逆損失并提高正極界面穩定性。

半電池測試表明，與不含添加劑的K_0.5MnO₂（KMO）電極（ICE=53. 6%，50 mA g^-1下300次循環后為78.1%）相比，K₂C₄O₄輔助的P3型K_0.5MnO₂（KCO@KMO）電極表現出極高的初始庫倫效率（ICE=93.5%）、顯著改善的反應動力學和容量保持率（50 mA g^-1下300次循環后為91.6%）。原位拉曼光譜、異位XPS、TEM表征證實，K₂C₄O₄的引入提供了額外的K⁺源且在電極表面形成薄且富F的CEI層，從而提高了循環時正極的界面穩定性和反應動力學。

圖1. 鉀補償策略提高電池性能的機制

作為概念驗證，作者將KMO、KCO@KMO正極與分別軟碳（SC）負極相結合來組裝鉀離子全電池。電化學測試表明，KCO@KMO||SC全電池在10 mA g^-1下顯示出101 mAh g^-1的可逆比容量和出色的容量保持率（100次循環后為88.7%）。

相比之下，KMO||SC電池在100次循環后容量保持率僅為31.1%。此外，KCO@KMO||SC全電池的能量密度（220 Wh kg^-1）是KMO||SC全電池（73 Wh kg^-1）的3倍，這也優于許多最先進的鉀離子全電池。與KMO||SC全電池輸出能量的嚴重損失不同，KCO@KMO||SC全電池在100次循環后仍保持158 Wh kg^-1 的高能量密度。總之，這項研究所提出的鉀補償策略表明了鉀離子電池的巨大潛力，并突出了其良好的實際應用前景。

圖2. KCO@KMO||SC全電池的電化學性能

High-Efficiency Cathode Potassium Compensation and Interfacial Stability Improvement Enabled by Dipotassium Squarate for Potassium-ion Batteries, Energy & Environmental Science 2022. DOI: 10.1039/D2EE00833E